一種優化的組合防跳方案

宋海濤

摘要：電力系統中因為合閘接點黏連可能導致跳躍現象發生。跳躍會引起斷路器爆炸及事故擴大等后果。本文首先對傳統的串聯防跳和本體防跳進行分析，然后提出了一種組合防跳，該防跳方案通過遠方、就地把手保證滿足只有一套防跳投入的要求，并通過分析驗證了組合防跳的可能性。

關鍵詞：跳躍 串聯防跳 并聯防跳 組合防跳

一、斷路器“防跳”概念的引入

1.斷路器產生“跳躍”現象的原因。斷路器是電力系統應用較多的設備。發電機、變壓器、高壓輸電線路、電抗器、電容器等設備的投運或停運都是由相連斷路器的合閘或分閘來實現的。運行中一次設備發生故障時，繼電保護裝置動作，跳開（分閘）離故障設備最近的斷路器，使故障設備脫離運行電源。斷路器是電力系統中操作較頻繁的設備，斷路器的控制回路隨著斷路器的型式、操動機構的類型及運行上的不同要求而有所差別，但基本接線相類似。當控制開關或者重合閘的接點未能及時返回（例如手動合閘繼電器接點粘連、重合閘裝置出口接點粘連）而此時正好合閘于故障線路和設備上，造成斷路器不斷跳合。而且由于斷路器合閘后操作把手在未復歸狀態，若此時發生故障使斷路器跳閘，由于合閘脈沖未解除，促使斷路器再次合閘，如果合閘脈沖始終不能解除，斷路器將出現多次的跳-合現象，這種現象稱為跳躍。

2.手動合閘于故障線。電力系統中，早期傳統架空線檢修的具體步驟是：檢修人員故障檢修前首先向調度申請停電，調度審核后將檢修線路停電，檢修人員驗電以確保安全，然后掛接地線，找出并排除故障，然后拆接地線，最后向調度申請送電，調度審核后送電。但實際工作中，檢修人員排除故障后有時會忘記拆接地線而直接申請送電，導致調度送電時，帶接地線合閘。還有就是值班員誤將停電待檢修的故障線路送電，或手動合閘于永久性故障，這些情況下斷路器都會出現反復跳合的跳躍現象。

3.手動合繼電器接點粘連。電力系統中斷路器的控制，通常是通過電氣回路來實現的，為此必須有相應的二次設備。在主控制室的控制平臺上，應有能發出跳、合閘命令的手動控制開關和按鈕，在斷路器上應有執行命令的操作機構，即跳、合閘線圈。手動控制開關和操作機構之間是通過控制電纜連接起來的。控制回路按操作電源的種類，可分為直流操作和交流操作（包括整流操作）兩種類型。直流操作一般采用蓄電池組供電，交流操作一般是由電流互感器、電壓互感器和所用變壓器供電。此外，對斷路器的控制，按所采用的接線及設備又可分為強電控制和弱電選線控制兩大類。在三相斷路器中，若某相手動合閘繼電器的一對常開接點粘連，在操作電源接通時，由于該相手動合閘繼電器接點粘連，該相合閘，而此時其余兩相處在分閘位置，斷路器非全相保護動作，將該相斷路器跳開，此時該相手動合閘繼電器接點依然粘連，該相再次合閘，從而使該相斷路器多次合-分閘，即稱為跳躍。

4.重合閘裝置出口接點粘連。在電力系統中，架空輸電線路的故障大多數是瞬時性故障，如果自動重合閘裝置能把跳開的線路再次重新合閘，就能恢復正常供電。自動重合閘裝置按其功能可分為三相重合閘及綜合重合閘。110kV及以下線路采用三相自動重合閘，即不論線路發生單相接地（110kV以下線路除外）或相間故障，都由繼電保護裝置動作把斷路器的三相跳開，然后由重合閘裝置動作把該三相自動合閘;220kV及以上線路采用綜合重合閘，即綜合考慮單相自動重合閘和三相自動重合閘。若重合閘裝置出口接點粘連，一旦操作電源接通，斷路器便會合閘，若故障依然存在，繼電保護裝置動作，斷路器跳閘，但由于重合閘裝置出口接點粘連，斷路器再次合閘，從而造成斷路器多次合-分，即稱為跳躍。

5.斷路器“跳躍”的危害。如果斷路器發生跳躍，勢必造成斷路器的絕緣下降，油溫上升，縮短斷路器的使用壽命以致造成斷路器的毀壞，嚴重時會引起斷路器爆炸。加上由于反復合閘于永久性故障電路，很容易引起故障擴大并導致事故，特別是保護跳閘信號源自于短路時，會引發斷路器爆炸的嚴重后果，甚至導致人身安全事故。

二、傳統防跳方案簡介

在電力系統的安全運行中，防止開關跳躍非常重要，防跳回路一直都是繼保驗收的重點。內蒙電網的事故反措要求是為避免開關本體和操作箱之間出現配合不當導致串電致使出現不正常現象，一般要求兩者選用一套. ，其中以采用操作箱防跳較多。但在實際的應用中，選用一套防跳會出現覆蓋范圍不全的情況。

圖1所示的保護裝置典型防跳回路也被稱為串聯式防跳回路。即防跳繼電器TBIJ 由電流啟動，該線圈串聯在斷路器的跳閘回路中，電壓保持繼電器TBVJ 與斷路器的合閘線圈并聯。當合閘到故障線路或設備上，則繼電保護動作，保護出口接點TJ 閉合，此時防跳繼電器TBIJ 的電流線圈啟動，同時斷路器跳閘，TBIJ的1對常開接點接通TBVJ繼電器并保持，TBVJ的1對常閉接點斷開合閘回路。若此時繼續發出合閘命令，由于合閘回路已被斷開，斷路器不能合閘，從而達到防跳目的。同時，防跳繼電器TBIJ啟動后，其并聯于保護出口的常開接點閉合并自保，直到“逼迫”斷路器常開輔助接點變位為止，有效地防止了保護出口接點斷弧。

所示為典型的斷路器本體防跳，即防跳繼電器KO的電壓線圈并聯在斷路器的合閘回路上。斷路器分閘狀態，1個持久的合閘命令出現時，合閘回路接通，斷路器合閘后，并聯在合閘回路的常開輔助接點閉合，啟動防跳繼電器KO 并自保持，與合閘線圈串聯的KO常閉斷開，斷開合閘回路。若此時繼續發出合閘命令，由于合閘回路已可靠斷開，從而防止了斷路器跳躍。

（1）就地操作。此時即使串聯防跳繼電器動作，不能斷開就地合閘脈沖，防跳失效。

（2）機構本身故障造成跳躍。斷路器合閘后發生觸點粘連，此時斷路器由于機構故障（三相不一致或偷跳等）或其二次回路故障返回至分閘狀態，由于保護不動作，則防跳繼電器不啟動，斷路器將繼續合閘分閘，發生跳躍。

（3）正常手合時間稍長，防跳繼電器就會動作。繼電器動作頻繁將縮短其使用壽命。

（4）由于防跳回路中輔助觸點先于合閘回路輔助觸點動作，而導致防跳回路與合閘自保持回路聯通，又由于斷路器操作箱合閘保持繼電器與機構防跳繼電器參數匹配不好，防跳繼電器分壓誤動，導致控回斷線。

（5）因重合閘脈沖展寬時間較長，一般大于開關變位時間，故需考慮操作箱合閘保持繼電器HBJ與機構防跳繼電器的參數匹配問題。

（6）當斷路器分位監視繼電器TWJ與操作箱合閘出口并接時，斷路器若在合位，需考慮TWJ與機構防跳繼電器所在的寄生回路問題。常見案例中，由于TWJ繼電器與防跳繼電器參數匹配不合適，導致合位時均分壓啟動，造成斷路器分合閘指示燈均不亮，同時控制回路斷線，甚至繼電器因長期動作燒毀。

（7）機構防跳并接范圍應跨過彈簧未儲能接點，以防止該接點抖動（開關機構跳閘震動等）或合閘后彈簧未儲能觸點短時斷開時，防跳回路失效。

（8）線路遇永久性故障，先合側合閘后發永跳，后合側非故障相可能因重合閘和跳閘時間間隔小，機構防跳來不及啟動。

三、組合防跳的提出

保障高壓斷路器正確可靠動作關系到電網的安全穩定運行，斷路器防跳回路設計是保證斷路器安全的重要措施之一，因斷路器本體與其保護自動控制裝置分屬一、二次設備，一般由不同的廠家設計、制造，而在實際運行中兩者又聯系緊密，工程設計中有效地將兩有機結合顯得尤其重要。

通過分析各防跳實現方式的特點，結合具體案例，提出組合防跳的防跳策略。

組合防跳，即通過斷路器機構箱的遠方/就地方式把手，實現遠方控制時使用操作箱中的串聯防跳，就地控制時使用斷路器機構中的并聯防跳。在任何時候，斷路器均只有一套防跳回路，能夠滿足相關規定的要求，且發揮兩種防跳回路的優勢。

在“一個斷路器只使用一套防跳”的要求下，需要斷路器在任何時候均可實現防跳功能，且性能穩定，所以采用組合防跳方式為宜。一方面，斷路器正常運行時，使用操作箱防跳回路（串聯防跳），集成回路和室內環境能保證其工況穩定;另一方面，就地作業或操作時，使用機構箱防跳回路（并聯防跳），防止就地合閘于故障又發生合閘接點粘連導致跳躍;另外目前高壓斷路器工藝已較成熟，因機構本身故障連續多次跳開的概率較低，可不予考慮。

該方案在取得斷路器跳位和防止斷路器防跳誤啟動閉鎖合閘回路的同時，保證了斷路器運行、檢修和試驗時防跳功能的正常投入，同時也降低了防跳繼電器的通電時間，提高了防跳回路的可靠性。

參考文獻：

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